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贝雷钢桁拱架施工方法分析及其在桥梁施工中的应用

发布时间:2017-10-12 10:59来源:网络

  【摘 要】桥梁的施工控制是桥梁施工技术的重要组成部分,也是实施难度相对较大的部分。大跨度桥梁的施工过程控制是确保施工质量和安全的重要环节,是保证成桥状态符合设计要求的重点。文章基于某拱桥的施工经验,介绍贝雷钢桁拱架施工的新方法及其在大跨度钢筋混凝土拱桥主拱圈施工中的应用。

  【关键词】贝雷钢桁拱架;施工方法;桥梁施工应用
  
  1、分析背景
  文章中的拱桥工程采用拱架缆索吊装,先用贝雷钢桁通过缆索吊装拼装成拱架,接着在合拢的拱架上浇注箱型混凝土主拱圈,所以拱架的拼装质量严重影响着箱型主拱圈线形能否达到设计合拢要求。因为贝雷钢桁拱架的标准化就是使这些贝雷梁标准段的长度和连接件做成一致。贝雷梁的装拆和运输都很简便,并且可以反复使用,不仅可以缩短工期而且能取得良好的经济效果。目前国内在大跨度现浇混凝土拱桥的分析应用不多,特别是利用贝雷架作为支架现浇混凝土的施工方法就更不多见了。本文对此桥的顺利合拢做了一些经验总结,希望会对今后类似的桥梁施工有一定的借鉴。
  2、工程背景
  2.1工程基本概况
  该桥位于南方某省,按三级公路标准设计,计算行车速度为35km/h,桥面全宽10m,全长188.10m,为箱型拱桥,桥孔跨的布置为:2×l6m现浇空心板+120m箱拱+1×16m现浇空心板。主孔为净跨120m现浇钢筋混凝土箱型拱,拱圈线型为等截面悬链线,矢跨比为1/5.5,拱轴系数m=1.76,拱圈截面高度215cm,拱圈宽度745cm,单箱三室截面。顶底板厚度从起拱线至拱上腹孔1号排架段为30cm,拱上腹孔1号排架至拱顶段为25cm,全拱圈腹板厚度均为25cm。拱圈内设横隔板,厚度为30cm,全桥拱一共有31道横隔板。
  2.2拱架架拼装与吊装
  本大桥的主拱圈支架采用38段18片单层贝雷梁拱架,分20个施工段(一岸10段),每个施工段采用一组9根扣索,扣索分两岸对称扣挂。同时为了减轻索塔和后锚的压力,将4组扣索分别扣于(2#、3#墩)盖梁上,6组扣索通过塔架扣于后锚上;拱架节段安装的最大扣挂长度6米。在吊装时为减轻主索荷载,第l~9段的一个吊装阶段内分3次吊装完成,先安装中间7肋一共14片贝雷梁片,再安装边上2肋;第10段由于其自重不大,一次吊装完成。拼装和吊装配套进行,采用从拱脚分节段逐步向拱顶推进的施工方法,两岸对称施工。拱桥的整体布置图和横断面图见图1和图2。
  2.3卸扣
  拱架拼装完毕后要进行监测25小时,要是无异常变化,就可以卸去扣索,但是一定要对称进行,并且及时跟踪监测,查看卸去扣索后拱架的变形情况。卸扣时保留第4、9组扣索,这主要是为以后浇注拱圈底板、腹板混凝土时增加安全储备。
  2.4拱架预压
  众所周知钢桁拱架在施工变形中的材料非线性以及几何非线性的影响因素比较大,在拱架合拢后对拱架采取预压施工措施可以消除非弹性变形,除此之外通过预压施工过程可以获得拱架在主拱圈混凝土荷载下的弹性变形值,这也是重要的施工预抬值的主要来源。这样拱架拼装完可以卸去除第4、第9组所有扣后,实施拱脚节段与拱座的焊接,同样要观测25小时,若拱架无异常情况,就可开始进行预压。
  采用水箱预压可以使得比较施工方便。在支架搭设时,首先搭设浇注拱圈混凝土的的支架,接着搭设水箱调平支架,以便在预压完成后可拆除调平支架直接在现浇支架上安装拱圈底模。支架纵横间距均为95cm,腹板的位置加强,间距为45cm。水箱预压荷载为拱架二期荷载(1323T)减除拱架自重(45OT)和拱圈现浇支架荷载,重量为823T,预压时按照荷载的120%计算,水箱实际加载总重量为987.6T;水箱横桥向宽度与拱圈宽度相同,为7.5m;水箱均采用水平设置,使它与大桥的拱圈混凝土荷载的力学性质一致。预压时加载由两岸拱处对称向拱顶加载,同时为克服拱架的过渡变形拱这时在顶段相应加载,使拱架在加载过程中动态应力平衡至加载完成。拱架预压时要注意加载的对称匀速和平衡,在加载时要实时监控,要是发现异常情况及时停止,一定要查清原因后才能继续进行。
  在拱架预压时,要对拱架沿纵向的变化情况作好记录,为浇筑混凝土预留拱度提供依据,加载完毕,同样观察25小时后,可卸去荷载.卸载时一定要遵循对称均匀和平衡原则。拱架预压完毕后,观测25小时无异常情况,并可在拱架上搭设钢管调平架,并且设置预压时所得预拱度,安装底模及钢筋,并浇筑混凝土。浇筑混凝土的施工顺序与预压时加载顺序一致,两拱脚对称向拱顶同时进行,并适时浇筑拱顶段,从而使两段及拱顶段逐渐合拢成桥,浇筑混凝土时与预压阶段一样,要实时监测,绝对不能有不测事故发生,这样才可以为拱桥的顺利合拢奠定坚实的基础。
  3、拱圈浇筑施工
  该大桥的拱为单箱三室薄壁结构,拱圈截面高度215cm,拱圈的宽度745cm;顶底板厚从起拱线至拱上腹孔1号排架段为30cm,拱的上腹孔1号排架至拱顶段25cm,全拱圈腹板厚度均为25cm。拱圈内设有横隔板,其厚度30cm,全拱一起共有31道横隔板。
  3.1施工的方案
  根据工程的前期拱架预压试验及相关理论计算(此处不详细说明),确定了主拱圈混凝土采用分段和分层的方法进行施工,也即:整个大桥的拱圈根据结构体系分3个施工阶段,首先浇筑底板然后浇筑腹板最后是浇筑顶板。拱圈的混凝土施工过程是一个对拱架不断加荷载的过程。这里要考虑拱圈浇筑与拱架变形之间的相互影响,所以为了防止拱架异常变形,破坏主拱轴线,乃至产生混凝土裂缝,遵循分段灌注顺序应使拱架在混凝土灌注过程中发
  生的变形幅度最小的施工原则,确定了主拱圈浇筑顺序。浇筑拱圈混凝土的顺序先从拱脚至拱圈1/8位置处,然后从拱圈3/8位置处至拱顶,最后从拱圈1/8位置至拱圈3/8位置处完成。为了避免拱架局部异常变形,采取拱顶两侧对称的方法施工;浇筑段之间预留1.0m后浇缝,采用微膨胀混凝土浇缝克服收缩徐变,最后合拢拱圈。
  3.2施工工艺注意事项
  这里对具体的施工工艺限于篇幅不做详细的介绍,仅说明施工的注意点:
  钢筋的制作和模板安装 钢筋各项指标均应符合设计要求,保持表面应洁净,使用前应将表面的油迹、鳞锈等清除;外模板用标准化组合钢板,安装前须对模板和拱架的强度、刚度和稳定性进行检验。
  混凝土浇筑 桥梁的安全性和耐久性与混凝土的浇筑质量关系密切,浇筑混凝土应注意:1)现浇拱箱模板一定要十分可靠;正确选择脱模剂及垫块;注意混凝土浇筑与振捣方法;顶面高程控制网点要严格准确。
  混凝土养护 保证混凝土在浇筑后的一定时间内保持合适的温度及湿度,尽可能减少由于混凝土硬化和收缩引起的裂缝等其它病害。
  结语
  本文讨论的贝雷钢桁拱架简单、加工的尺寸统一而且搬运方便。采用在各地都有有一定数量储备的通用贝雷桁片作钢拱架的受力单元,可增强该类型拱架对不同桥型和跨径桥梁的适应性。贝雷钢桁拱架是分段拼装相互之间的联结比较简单,其在架设过程中整体性能不太好,今后要加强大跨度拱桥拱架施工的稳定性分析。如果今后对贝雷钢桁拱架在施工控制中应用现代控制理论以及计算机仿真技术等最先进成果,钢桁拱架将一定会可以在拱桥施工中发挥它非常重要的作用。
  
  参考文献
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